JP2005241503A - 落下時加速度履歴記録装置及びそれに用いられる加速度センサ装置 - Google Patents
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Abstract
を備え、落下の事実を事後に証明可能にした落下時加速度履歴記録装置を提供することを
目的とする。
【解決手段】 高感度検出出力と低感度検出出力を出力する3軸加速度センサと、該加速
度センサの高感度検出出力に基づき落下を判定する落下判定手段と、不揮発性の半導体メ
モリとを備え、該落下判定手段が落下中の判定をしたときに該加速度センサの低感度検出
出力に関するデータを該不揮発性の半導体メモリに短時間記録する。
【選択図】 図1
Description
る。
ソコンのように磁気ディスクを内蔵するものは特に衝撃に対してデリケートであり、落下
したときには修理を必要とする程度の損傷に至るケースが多い。大抵の製品は、購入後一
定期間内の故障についてはメーカー側が無償で修理する旨の無償修理保証規定を設けてい
るのが普通であるが、その場合の免責事項として「過った使用による故障」を明記してい
るものが多い。上記のような落下による損傷は「過った使用による故障」に該当すると見
なすのが妥当であるが、機器の筐体等の外形に目立った損傷が無い場合には故障が落下に
よるものかどうかの判定がしにくい実態がある。また、一般に貨物の搬送途中では落下衝
撃又はそれに近い衝撃を受ける危険性が高く、貨物が損傷することがある。この場合も、
梱包の外形に目立った損傷が無い場合には貨物の損傷が落下によるものかどうかの判定が
しにくく、搬送業者の責任を問いにくい実態がある。
考案し、特許文献1に記載の発明を先に出願した。これによれば、3軸加速度センサと、
該加速度センサで検出した加速度の大きさが重力加速度(1g)より小さな所定の値より
小であるか否かを判定する小加速度判定手段と、該小加速度判定手段が3軸全部について
加速度が小であると判定したときに自由落下中であると判定する落下判定手段と、不揮発
性の半導体メモリとを備えた携帯機器において、該落下判定手段が落下中の判定をしたと
きに該加速度センサで検出された加速度に関するデータを該不揮発性の半導体メモリに短
時間記録する。該半導体メモリに記録された加速度履歴は、最初しばらくは零に近い小さ
な値が記録され、衝突した瞬間には大きな値が記録されることになるから、該不揮発性半
導体メモリの記録内容を事後に解析し、上記のような加速度履歴が確認されれば、この携
帯機器には落下衝突の事実があったと判定できる。
g)より小さな低加速度領域を精度良く検出する高感度性能と、落下衝突時の加速度履歴
の記録のために高加速度領域に対処し得る高ダイナミックレンジ性能とを併せ持つことが
望ましい。しかし、この要求を満たすことは難しく、実際的には、高ダイナミックレンジ
性能を妥協せざるを得ないのが普通である。例えば、ダイナミックレンジが重力加速度の
数倍乃至10倍程度である場合、加速度履歴にはこのダイナミックレンジで制限された衝
撃値が記録されるので、落下時の衝撃の程度までを判定することが出来ないという問題が
ある。
の落下を検出するにおいては高感度で精度良く検知でき、落下衝突に至るまでの加速度の
履歴を記録するにおいては落下衝突時の衝撃値の広い範囲に対応して記録でき、落下衝突
の事実と衝撃の大きさの程度を事後に証明可能にした落下時加速度履歴記録装置を提供す
ることを目的とする。
軸加速度センサと、該加速度センサの高感度検出出力に基づき落下を判定する落下判定手
段と、不揮発性の半導体メモリとを備え、該落下判定手段が落下中の判定をしたときに該
加速度センサの低感度検出出力に関するデータを該不揮発性の半導体メモリに短時間記録
する。 該加速度センサの高感度検出出力は重力加速度(1g)より小さな加速度に対し
ても精度が良いので、該落下判定手段は機器の落下により加速度検出値が小さな値になっ
たときにそれに基づいて精度良く落下と判定できる。また、該加速度センサの低感度検出
出力は大きな加速度に対しても飽和しにくいので、落下衝突時の大きな加速度データを該
不揮発性の半導体メモリに記録することが出来る。
時間続いた後に衝突を示す大きな加速度が認められる様な加速度履歴が有れば、この装置
には落下衝突の事実があったと判定でき、また、衝突時の衝撃の大きさの程度を推定する
ことが出来る。また、記録された加速度履歴に日時に関するデータが付帯されていると、
落下衝突の日時を明確に特定することができる。
下させられた事後に落下の事実を証明することが出来る。また、搬送する貨物又はその梱
包容器等に本発明の落下時加速度履歴記録装置を取り付けることで貨物搬送中での落下の
事実を事後に証明することが出来る。
交するX,Y,Z軸の加速度を検出するもので、例えばピエゾ抵抗ブリッジ型検出部と増
幅回路とからなる。本実施形態では特に、低加速度領域の加速度を検出する高感度検出部
11と高加速度領域の加速度を検出する低感度検出部13とを備え、それぞれの検出部の
検出電圧をそれぞれに増幅して出力する。本図では、高感度検出部で検出された信号をX
H,YH,ZHで表示し、低感度検出部で検出された信号をXL,YL,ZLで表示して
いる。落下判定部2は例えば図2に示す回路例のように構成されてなり、3軸加速度セン
サ1の高感度検出部から得られる各軸の加速度信号(XH,YH,ZH)の大きさ(絶対
値)を重力加速度(1g)の1/3程度に相当する閾値と比較し、3軸共に該閾値よりも
小さいときに落下中であることを示す落下フラグを出力に発生する。マイコン3に落下フ
ラグが入力されると、マイコン3は、該3軸加速度センサ1の低感度検出部から得られる
各軸の加速度信号(XL,YL,ZL)をフラッシュメモリ4に書き込むように制御する
。該3軸加速度センサ1から得られる各軸の加速度信号がアナログ値の場合には、図示さ
れていないA/D変換器でディジタル値にしたものがフラッシュメモリに書き込まれる。
なお、書き込みの時間の長さは、想定する落下の最大高さを考慮して決めると良いが、落
下の最大高さを1メートル程度と想定する場合は1秒前後の短時間で十分である。
該落下判定部は機器の落下により加速度検出値が小さな値になったときにそれに基づいて
精度良く落下と判定できる。また、該低感度検出部13は大きな加速度に対しても飽和す
ることなく信号を出力するので、落下衝突時の大きな加速度データを該不揮発性の半導体
メモリに記録することが出来る。
H,YH,ZHがスイッチ21で順次選択され、比較器22a,22bで前記閾値と比較
される。ここで、加速度信号の基準電位はVref=1.5Vであり、閾電位もこれを基
準に設定されている。2個の比較器の出力の論理積を上記スイッチと同期したTx,Ty
,Tzのタイミングで各々Dラッチ回路23X,23Y,23Zでラッチし、3個のラッ
チ結果の論理積を落下フラグとして出力する。本回路例は、各軸順次に閾値との比較を行
うタイプのため比較器の個数が少なく、消費電力も少なくて済む利点があるが、他に3軸
同時に閾値との比較を行うタイプも使用可能である。また、図3に例示するように、加速
度信号XH,YH,ZHをA/D変換した後にディジタルプロセッサ25で落下判定の演
算を行うものも使用できる。この場合、落下判定の演算アルゴリズムは、上記の図2に相
当するものの他に、3軸の加速度値のベクトル和の大きさを所定の閾値と比較して落下判
定するものでも良い。
入力を高感度検出部の検出信号と低感度検出部の検出信号に切り替えるように構成してい
る。はじめは、高感度検出部の検出信号を増幅するように接続されている。落下判定部2
が落下と判定して落下フラグを発生すると、低感度検出部の検出信号を増幅するように接
続が切り替えられ、加速度センサ1からは低感度検出部から得られた信号(XL,YL,
ZL)が出力される。同時にマイコン3に落下フラグが入力され、マイコン3は、該3軸
加速度センサ1の低感度検出部から得られる各軸の加速度信号(XL,YL,ZL)をフ
ラッシュメモリ4に書き込むように制御する。これにより、落下判定は加速度センサ1の
高感度検出加速度値に基づいて行われ、フラッシュメモリ4への記録は加速度センサ1の
低感度検出加速度信号によって行われる。
替え手段15を備えていることが特長である。ピエゾ抵抗型の加速度センサは検出ブリッ
ジを駆動する直流電圧に比例して検出感度が変化する原理的性質がある。これを利用して
次のように制御する。はじめは、駆動電圧を高い状態で用い、検出ブリッジを高感度状態
に置く。落下判定部2が落下と判定して落下フラグを発生すると、駆動電圧が低く切り替
えられ、加速度センサ1は低感度状態に移る。同時にマイコン3に落下フラグが入力され
、マイコン3は、該3軸加速度センサ1の低感度状態で得られる低感度検出加速度信号(
XL,YL,ZL)をフラッシュメモリ4に書き込むように制御する。駆動電圧の設定例
として、高感度状態で3Vとし、低感度状態で0.3Vにすると高感度状態を基準にして
10倍のダイナミックレンジで加速度履歴を記録することが出来る。
るが、必要に応じてローサイド(グランド側)も切り替えるようにすることも出来る。ま
た、駆動電圧を下げるには、直に低い電圧を印加しなくとも、駆動電圧印加の配線に直列
に抵抗を挿入するだけでも事足りる。この場合は、挿入した抵抗をショートすると実質的
に高い駆動電圧が印加され、ショートを開放すると実質的に低い駆動電圧が印加される。
備えていることが特長である。ピエゾ抵抗ブリッジ型の加速度センサ自体の加速度検出特
性は、印加する加速度の大きさを上げていったときに急激に飽和特性を示すことはなく、
緩やかな飽和特性を示すのが一般的である。このことは、増幅回路が一般的に急激な飽和
特性を示すのと対照的である。この性質を利用すると、検出部の感度を一定のままで、増
幅回路の利得を下げることで高加速度領域のダイナミックレンジを広げることが出来る。
度センサ1トータルでの感度を高感度状態に置く。落下判定部2が落下と判定して落下フ
ラグを発生すると、増幅回路の利得が低く切り替えられ、加速度センサ1トータルでの感
度は低感度状態に移る。同時にマイコン3に落下フラグが入力され、マイコン3は、該3
軸加速度センサ1の低感度状態で得られる各軸の加速度信号(XL,YL,ZL)をフラ
ッシュメモリ4に書き込むように制御する。増幅利得の高感度対低感度の比率を、一例と
して10対1にすると、高感度状態を基準にして10倍のダイナミックレンジで加速度履
歴を記録することが出来る。
ラッシュメモリ4に書き込む加速度データを該3軸加速度センサ1の低感度検出出力(X
L,YL,ZL)と高感度検出出力(XH,YH,ZH)の両方にしたことである。これ
により、該フラッシュメモリの記録内容を事後に解析するとき、落下中を示す小さな加速
度値をより精密に解析することが出来、かつ、衝突を示す大きな加速度も解析できるので
、より正確に落下衝突の事実があったことを判定できる。また、衝突時の3軸の加速度値
をベクトルとして解析することで、加わった衝撃の方向も推定することが出来、機器又は
貨物の損傷の有った部位との関連を調べることで落下と損傷の因果関係をさらにはっきり
させることが可能なる。しかし、衝撃の方向を問わない場合は、フラッシュメモリに記録
する加速度に関するデータは、3軸の個別の加速度値であることは必ずしも必要ではなく
、例えば、3軸加速度値のベクトル和の大きさに関するデータであっても良い。このこと
は、上記のいずれの実施例についても適用可能である。
き、落下衝突に至るまでの加速度の履歴を落下衝突時の衝撃値の広い範囲に対応して不揮
発性半導体メモリに記録することができ、該不揮発性半導体メモリの記録内容を事後に解
析することで、この落下時加速度履歴記録装置を内蔵した機器又は取り付けた貨物に落下
衝突の事実があった場合落下衝突の事実と衝撃の大きさの程度を証明できる。
11 高感度検出部、12,14 増幅回路、13 低感度検出部、
15 駆動電圧切り替え手段、21 スイッチ、22a,22b 比較器、
23X,23Y,23Z Dラッチ回路、24 A/D変換器、
25 ディジタルプロセッサ。
Claims (7)
- 高感度検出出力と低感度検出出力を出力する3軸加速度センサと、該加速度センサの高
感度検出出力に基づき落下を判定する落下判定手段と、不揮発性の半導体メモリとを備え
、該落下判定手段が落下中の判定をしたときに該加速度センサの低感度検出出力に関する
データを該不揮発性の半導体メモリに短時間記録する落下時加速度履歴記録装置。 - 高感度検出出力と低感度検出出力を出力する3軸加速度センサと、該加速度センサの高
感度検出出力に基づき落下を判定する落下判定手段とを備え、落下判定結果と該加速度セ
ンサの低感度検出出力を出力する加速度センサ装置。 - 該高感度検出出力と低感度検出出力を出力する3軸加速度センサは、高感度検出部と低
感度検出部と2つの増幅回路を含み、該高感度検出部と低感度検出部の各検出信号をそれ
ぞれの増幅回路で増幅して出力することを特長とする特許請求項2に記載の加速度センサ
装置。 - 該高感度検出出力と低感度検出出力を出力する3軸加速度センサは、高感度検出部と低
感度検出部と1つの増幅回路を含み、該高感度検出部と低感度検出部の各検出信号を切り
替えて該増幅回路で増幅して出力することを特長とする特許請求項2に記載の加速度セン
サ装置。 - 該高感度検出出力と低感度検出出力を出力する3軸加速度センサは、加速度検出ブリッ
ジの駆動電圧を切り替える機能を有し、駆動電圧の切り替えにより高感度検出出力と低感
度検出出力を切り替えて出力することを特長とする特許請求項2に記載の加速度センサ装
置。 - 該高感度検出出力と低感度検出出力を出力する3軸加速度センサは、増幅回路の増幅利
得を切り替える機能を有し、増幅利得の切り替えにより高感度検出出力と低感度検出出力
を切り替えて出力することを特長とする特許請求項2に記載の加速度センサ装置。 - 高感度検出出力と低感度検出出力を出力する3軸加速度センサと、該加速度センサの高
感度検出出力に基づき落下を判定する落下判定手段と、不揮発性の半導体メモリとを備え
、該落下判定手段が落下中の判定をしたときに該加速度センサの低感度検出出力と高感度
検出出力に関するデータを該不揮発性の半導体メモリに短時間記録する落下時加速度履歴
記録装置。
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
JP2004053143A JP2005241503A (ja) | 2004-02-27 | 2004-02-27 | 落下時加速度履歴記録装置及びそれに用いられる加速度センサ装置 |
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2004
- 2004-02-27 JP JP2004053143A patent/JP2005241503A/ja active Pending
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